突出考查学生学科核心素养和学习能力——山西省普通高中2021年学业水平考试物理学科试题评析

仇立新 山西省太原市第二实验中学校

刘建平 太原师范学院附属中学校

赵远成 山西省临汾市襄汾县赵曲高级中学校

2021 年山西省学业水平考试试题紧紧围绕“立德树人”的育人目标，加强对学生核心素养的考查。试题突出考查学生物理学科核心素养和学习能力，以促进学生全面而有个性的发展。试题关注物理与社会和技术的联系，创设真实的情境，使学生在真实情境中通过解决问题，促进学科核心素养的达成。

一、2021 年山西省学业水平考试试题命制的指导思想及试题结构

2021 年山西省学业水平考试试题以《普通高中物理课程标准》（2017 年版2020 年修订）为依据，并参考《山西省普通高中学业水平考试标准》，充分挖掘物理课程独特的育人价值，依据本届学生所使用的人教版教材而命制。试题命制既满足了对普通高中毕业生合格性的考查任务，又对普通高中教育、教学起到了导向性作用。

2021 年山西省学业水平考试试题考查内容包括必修Ⅰ、必修Ⅱ、选修1-1 和选修3-1，共四个模块。试题延续了近年学业水平考试题型设计，维持题型稳定性。本试题分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，第Ⅰ卷为选择题，题型设计有单项选择题（10道）、多项选择题（5道）。第Ⅱ卷为非选择题，设计有实验题（2 道）、计算题（3 道），选考部分仍采用计算题形式。针对目前文理科学生比例和各学校分科时段，按照0.75 的难度系数要求，在综合考虑覆盖面和知识点的情况下，对必修Ⅰ、必修Ⅱ略作倾斜。试题共8页，满分100分，考试时间90分钟。

二、2021 年山西省学业水平考试试题特点及命题思路解读

（一）基于学科核心素养，确定试题考查的目标和内容

2021 年山西省学业水平考试试题命制实现了由能力立意向素养立意的转变。试题既注重促进物理观念的形成，又注重有效发展学生的科学思维能力。

“物理观念”是物理概念和规律等在头脑中的提炼和升华，是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基础。物理观念不仅是物理核心素养的主要内容，而且是其他物理核心素养的重要基础。要求学生不仅要理解和掌握物理知识，还要将所学的具体知识围绕学科核心概念进行整合和内化，在此基础上形成对物质世界的整体认识。

例1：用力传感器做“验证牛顿第三定律”的实验时，把两个传感器测力探头的挂钩勾在一起对拉，计算机屏幕上显示出力随时间变化的情况（如图1 所示）。由此可以得出（ ）

图1

A.两物体之间的作用力与反作用力总是方向相同

B.两物体之间的作用力与反作用力总是方向相反

C.两物体之间的作用力与反作用力大小总是不相等

D.两物体之间的作用力与反作用力总是同时变化且大小相等

试题特点：本题通过用力传感器做“验证牛顿第三定律”的实验数据的处理，考查对“牛顿第三定律”的理解以及学生识图和析图的能力。

命题思路解读：作用力与反作用力总是大小相等方向相反，并且作用在不同的物体上。关键是如何从所给图中得出作用力与反作用力总是同时变化、大小相等且方向相反这一规律。命题时更加注重物理观念的形成过程，知道规律的来龙去脉，体现学科的思维能力。

（二）创设真实的情境，使学生在真实情境中通过问题解决，促进学科核心素养的达成

运用物理知识解决实际问题能力的高低，往往取决于学生将情境与知识相联系的水平，即能否把问题中的实际情境转化为物理模型，并运用物理知识分析和解决问题。

纵观2021 年山西省学业水平考试试题，有13 道题目的背景材料与学生生活、现代社会及科技发展有关，6道题目的背景材料源于教材，充分将物理学的基本概念、基本规律与生产实践、生活实际、体育运动、科研成果、卫生医疗紧密联系起来，通过问题情境，考查学生运用物理知识解决实际问题的能力。这些试题在物理观念、科学思维、科学探究等方面考查考生从试题中获取加工物理信息的能力，使考生充分体会物理知识的应用价值。

例2：2021 年5 月29 日，我国成功发射的“天舟二号”货运飞船入轨后顺利完成入轨状态设置，于5 月30日5 时01 分采用自主快速交会对接模式，精准对接于“天和核心舱”后向端口，整个过程历时约8 小时。下列说法正确的是（ ）

A.“5 月30 日5 时01 分”指的是时间间隔

B.“约8 小时”指的是时刻

C.研究“天舟二号”从发射到入轨的路径时，“天舟二号”可视为质点

D.研究“天舟二号”与“天和核心舱”交会对接时，“天舟二号”可视为质点

试题特点：该试题以我国“天舟二号”货运飞船发射及其与“天和核心舱”对接过程为情境材料，联系运动描述的相关内容，让学生了解大国重器，具有鲜明的时代特色和学科素养。旨在引导学生从具体问题中提炼物理模型（质点），同时对描述运动的时间和时刻进行区别和联系。

命题思路解读：对时刻、时间的区别，大部分学生应该没有太大问题。在C选项中，“天舟二号”的大小和形状对研究的问题是次要因素，可以把它看做质点。D 选项中，“天舟二号”的大小和形状对研究的问题是主要因素，不能把它看做质点。考查能不能把物体看成质点的决定因素是所研究问题的性质。

例3：最近，太原天龙山旅游公路上一座三层环形高架桥成了不少市民甚至是外地人的“打卡”胜地。据建造者介绍：这座“网红桥”的设计，主要有两方面的考量，一是缓解坡度大的问题，二是减少对山体的开挖，保护环境。减小桥面坡度的主要目的是（ ）

A.减小过桥车辆重力

B.减小过桥车辆对桥面的压力

C.减小过桥车辆重力沿平行于桥面方向的分力

D.减小过桥车辆重力沿垂直于桥面方向的分力

试题特点：本题通过太原天龙山“网红桥”，了解力学知识在桥梁中的应用，考查力的分解知识和模型建构的能力。同时引导学生多关注生活中的物理，激发学生对物理的兴趣，提高对“物理来源于生活又回归生活”的认识。

命题思路解读：这是一道简单的力的分解问题，但从实际运用中提炼物理模型却是一个难点。要想突破难点，建构模型是本题的关键。同时，必要的数学知识是解决此题的基础。通过设计试题，引导学生养成理论联系实际的思维习惯。

（三）试题重视科学探究能力的培养和信息技术的应用

科学探究能力是指在科学研究中的创新和发现能力。

例4：某实验小组设计实验探究弹簧的劲度系数与弹簧圈数的关系。

（1）如图2所示，将弹簧竖直悬挂，弹簧静止时选取材料相同、直径相同、粗细相同、长度相同、圈数不同的弹簧1 和弹簧2 进行实验。这种实验方法称为____。（选填“等效替代法”或“控制变量法”）

（2）图2中，弹簧1 的圈数多，弹簧2 的圈数少。

图2

在两个弹簧下端悬挂质量为m 的重物，当重物静止时，测出两个弹簧的伸长量x。改变悬挂重物的质量，得到两弹簧的伸长量x 与质量m 的关系图像（如图3所示）。由图3 可知，弹簧1 的劲度系数____（选填“大于”或“小于”）弹簧2 的劲度系数；弹簧单位长度的圈数越____（选填“多”或“少”），弹簧的劲度系数越大。

图3

试题特点：物理是一门以实验为基础的学科。胡克定律是物理学科的必备知识，本题通过控制变量法来“探究弹簧的劲度系数与弹簧圈数的关系”，考查考生在实验中的科学探究能力。

命题思路解读：对胡克定律，考生应该很熟悉。但对劲度系数内涵的理解和弹簧劲度系数大小的决定因素就不一定很清楚。本题（1）问中先取材料相同、直径相同、粗细相同、长度相同、圈数不同的弹簧1 和弹簧2进行实验，很明显采用了“控制变量法”的实验方法。在（2）问中只要对劲度系数的内涵理解到位，即在相同拉力作用下弹簧1 的伸长量小，弹簧2 的伸长量大，说明弹簧1“硬”劲度系数大；弹簧2“软”劲度系数小。最终得出弹簧单位长度的圈数越多，弹簧的劲度系数越大。设计该试题，旨在引导学生对实验数据进行解释，一是对所收集的信息进行分析，二是根据分析对探究结果进行描述，归纳形成结论。

（四）试题重视通过问题解决促进学科核心素养的达成

现实生活中很多情境能生成有价值的科学探究问题。学生把物理课程中所学习的物理知识和方法用于分析解决现实生活中的各种实际问题，在解决实际问题的过程中进一步提高探究能力，促进核心素养的形成。

例5.为了安全，卡车运输卷材时常用“V”形槽固定。如图4 所示，将“V”形槽简化为固定在卡车上的两个光滑斜面Ⅰ和Ⅱ，两斜面的倾角分别为30°和60°。质量为m 的匀质圆筒状钢卷放在“V”形槽中，当卡车沿平直公路匀速行驶时，钢卷对斜面Ⅰ和Ⅱ压力大小分别为F1、F2，重力加速度为g，则

图4

试题特点：本题以卡车运输卷材为素材，考查物体受力分析、物体平衡条件和“牛顿第三定律”的相关知识，考查考生灵活运用物理知识和方法解决实际问题的能力，以及学生运用图解法和数学工具解决物理问题的能力。

命题思路解读：分析钢卷受3 个力的作用，由匀速行驶可知这3 个力的合力为零，再由数学知识得出它们之间的关系。关键是要正确画出钢卷的受力示意图，由物体平衡条件和数学知识找到力之间的定量关系。通过设计该试题，旨在增强学生对科学的求知欲，强化理论联系实际的意识，拉近物理学与生活的距离，使考生充分体会物理知识的应用价值。

三、2021 年山西省学业水平考试试题对高中物理教学的启示

学业水平考试的首要任务是对高中毕业生的合格性考查。在考查的同时，更重要的作用是要引导教育、教学。为此，对高中阶段物理教学提出以下建议：

（一）树人先立德，把锤炼品格和奉献祖国贯穿教育、教学始终

完成立德树人根本任务，把培养“德、智、体、美、劳”全面发展的人作为教育的首要目标。历史的发展和国家的进步充分说明了德育和体育在人才培养中的重要作用，切不可只重视智育而忽略德育、体育。采取必要措施，切实提高德、体、美、劳在学校教育中的地位，尤其是提高德、体、美、劳在教育工作者心中的位置。

（二）更新理念，有效落实学科核心素养

真正转变教学观念。改变“两耳不闻窗外事，一心只读圣贤书”的传统观念，把“潜心问道”和关注社会有机结合，解放思想，关注社会、科技和生活。时刻了解时代发展动态，紧紧把握时代发展脉搏，把学科知识和实践应用相结合，激发学生的兴趣和求知欲，充分挖掘学生的潜能，培养和提高学生的创新意识与能力。

（三）注重学科思维教育

教给学生知识不如教给学生获取知识的方法。物理学科的特点要求学生具有缜密的科学思维。在高中物理学习中形成的思维方式和养成的思维习惯将会影响学生一生的发展，所以在教学活动中，教给学生思维方式比教给学生知识更加重要。试题命制过程中淡化了对识记性知识的考查，突出了对思维能力的考查，旨在引导教师教育、教学方式的转变。

一份试题，虽然无法传递物理学科对学生发展核心素养的所有意图，但是通过对该份试题的思考与分析及对试题命制过程的诠释，能够给大众传递我们对学科知识的理解与把握，传递我们对学科思维的重视，传递我们对实施学科素养教育的期待，唤醒更多的教师加快课堂教学的改革步伐，为社会培养更多的创新人才。

综上所述，在试题命制过程中，我们始终把立德树人放在首位，充分考虑社会进步和时代发展对创新人才的需求，加大了在创新意识、创新能力等方面的考查。同时，尽量融入对科技知识的普及和对态度与责任的引导，教育学生去关注生活、关注社会、了解时代发展动态，有意识培养具有探究精神和探究能力的创新型人才，培养能引领时代发展和促进社会进步的杰出人才。